鲁科版高中化学选修物质结构与性质-分子间作用力与物质性质课件1.ppt
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- 鲁科版 高中化学 选修 物质 结构 性质 分子 间作 用力 课件
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1、第四节第四节 分子间作用力与物质性质分子间作用力与物质性质知道分子间作用力的广泛存在及其对物质性质知道分子间作用力的广泛存在及其对物质性质(如熔点、如熔点、沸点沸点)的影响的影响理解氢键的形成条件、类型、特点以及对物质性质的影响理解氢键的形成条件、类型、特点以及对物质性质的影响了解分子间作用力,特别是氢键对于水的特殊性质的影响了解分子间作用力,特别是氢键对于水的特殊性质的影响作用,氢键存在对自然界和生命科学的重大意义。作用,氢键存在对自然界和生命科学的重大意义。123将气体液化或将液体变成气体或固体时均需要能量,这说将气体液化或将液体变成气体或固体时均需要能量,这说明,组成气体或液体或固体的分
2、子之间存在着一种明,组成气体或液体或固体的分子之间存在着一种_。作用力作用力分子间作用力分子间作用力(1)定义:分子之间存在的多种定义:分子之间存在的多种_统称分子间作用力。统称分子间作用力。(2)分类:分子间作用力是一类弱相互作用力,其中最常见的分类:分子间作用力是一类弱相互作用力,其中最常见的是是_和和_。范德华力范德华力(1)概念概念范德华力是范德华力是_之间普遍存在的相互作用力,它使得许多物之间普遍存在的相互作用力,它使得许多物质能以一定的凝聚态质能以一定的凝聚态(固态和液态固态和液态)存在。存在。笃学笃学一一范德华力与物质性质范德华力与物质性质1.2相互作用相互作用范德华力范德华力氢
3、键氢键分子分子(2)实质:范德华力实质也是一种实质:范德华力实质也是一种_。(3)强弱强弱范德华力约比化学键能小范德华力约比化学键能小12个数量级。个数量级。分子的极性越大,范德华力越分子的极性越大,范德华力越_。结构和组成相似的物质,相对分子质量越大,范德华力结构和组成相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越越_。(4)特征:范德华力没有特征:范德华力没有_。只要分子周围。只要分子周围空间允许,总是尽可能多地吸引其他分子。空间允许,总是尽可能多地吸引其他分子。(5)对物质性质的影响对物质性质的影响对物质熔、沸点的影响对物质熔、沸点的影响静电作用静电作用大大大大方向性和饱和性方向性和饱和性一般
4、来说,组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,一般来说,组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越大,物质的熔、沸点通常越高。如熔、沸分子间作用力越大,物质的熔、沸点通常越高。如熔、沸点:点:I2Br2Cl2F2,RnXeKrArNeHe对物质溶解性的影响对物质溶解性的影响如:在如:在273 K、101 kPa时,氧气在水中的溶解量时,氧气在水中的溶解量(0.049 cm3L1)比氮气在水中的溶解量比氮气在水中的溶解量(0.024 cm3L1)大,就是大,就是因为因为O2与水分子之间的作用力比与水分子之间的作用力比N2与水分子之间的作用力与水分子之间的作用力大所导致的。大所导致的。
5、影响范德华力的因素影响范德华力的因素主要包括:分子的大小,分子的空间构型以及分子中电荷主要包括:分子的大小,分子的空间构型以及分子中电荷分布是否均匀等。对组成和结构相似的分子,其范德华力分布是否均匀等。对组成和结构相似的分子,其范德华力一般随着相对分子质量的增大而一般随着相对分子质量的增大而_。3增大增大氢键氢键氢键是存在于分子内或氢键是存在于分子内或_的由分子中已经与电负性的由分子中已经与电负性_的元素的原子形成共价键的的元素的原子形成共价键的_原子,与另一分子原子,与另一分子中电负性中电负性_的元素的原子之间形成的一种的元素的原子之间形成的一种_作用作用力;它是除范德华力外的另一种力;它是
6、除范德华力外的另一种_作用力作用力(存在于分存在于分子内的氢键不属于分子间作用力子内的氢键不属于分子间作用力)。氢键不属于化学键,。氢键不属于化学键,约为化学键的十分之几,但比范德华力强。约为化学键的十分之几,但比范德华力强。笃学二笃学二氢键与物质性质氢键与物质性质1.分子间分子间很大很大很大很大电性电性分子间分子间氢氢研究证明,氢键普遍存在于已经与研究证明,氢键普遍存在于已经与_等电负性很等电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另外的大的原子形成共价键的氢原子与另外的_等电等电负性很大的原子之间。例如,不仅氟化氢分子之间以及氨负性很大的原子之间。例如,不仅氟化氢分子之间以及氨分子之间存在氢键,
7、而且它们跟水分子之间也存在氢键。分子之间存在氢键,而且它们跟水分子之间也存在氢键。通常用通常用XHY表示氢键,其中表示氢键,其中XH表示氢原子和表示氢原子和_原子以共价键相结合,与原子以共价键相结合,与Y形成氢键。氢键的键长是指形成氢键。氢键的键长是指X和和Y的距离,氢键的键能是指的距离,氢键的键能是指XHY分解为分解为XH和和Y所所需要的能量。需要的能量。2形成条件形成条件N、O、FN、O、F3表示形式表示形式X氢键的类型氢键的类型:氢键可分为分子内氢键和分子间氢键。:氢键可分为分子内氢键和分子间氢键。氢键对物质性质的影响氢键对物质性质的影响氢键不是化学键,它比化学键氢键不是化学键,它比化学
8、键_,但比分子间作用,但比分子间作用力力_,可以把氢键看做是比较强的分子间作用力。,可以把氢键看做是比较强的分子间作用力。(1)分子间形成的氢键会使物质的熔点和沸点分子间形成的氢键会使物质的熔点和沸点_,这是,这是因为固体熔化或汽化时必须破坏分子间的氢键,从而需要因为固体熔化或汽化时必须破坏分子间的氢键,从而需要_能量的缘故。能量的缘故。(2)氢键对物质的溶解度、粘度、硬度等也都有影响。如酒氢键对物质的溶解度、粘度、硬度等也都有影响。如酒精与水完全互溶,主要是由于酒精分子和水分子间形成氢精与水完全互溶,主要是由于酒精分子和水分子间形成氢键,彼此互相缔合,因而加大溶解。甘油的粘度大就是因键,彼此
9、互相缔合,因而加大溶解。甘油的粘度大就是因为其分子间有氢键。水的硬度较一般分子晶体的大,就为其分子间有氢键。水的硬度较一般分子晶体的大,就45弱得多弱得多稍强稍强升高升高消耗较多消耗较多是水中有氢键结构,氢键对物质的酸性也有影响,例如当是水中有氢键结构,氢键对物质的酸性也有影响,例如当苯甲酸羧基的邻位上有两个羟基时酸性最强,这是因为生苯甲酸羧基的邻位上有两个羟基时酸性最强,这是因为生成了分子内氢键。氢键不仅影响物质的物理性质,还影响成了分子内氢键。氢键不仅影响物质的物理性质,还影响物质的化学性质物质的化学性质(再如再如“HF”是弱酸,是弱酸,HCl是强酸就是因为是强酸就是因为HF分子间形成氢键
10、的原因分子间形成氢键的原因)。(3)互为同分异构体的物质,能形成分子内氢键的,其熔点互为同分异构体的物质,能形成分子内氢键的,其熔点与沸点较能形成分子间氢键的物质的熔、沸点要低。与沸点较能形成分子间氢键的物质的熔、沸点要低。如何比较化学键和范德华力?如何比较化学键和范德华力?提示提示化学键与范德华力的比较化学键与范德华力的比较【慎思慎思1】化学键化学键范德华力范德华力概念概念分子内相邻的原分子内相邻的原子间强烈的相互子间强烈的相互作用叫化学键作用叫化学键把分子聚集在一起的把分子聚集在一起的作用力,叫范德华力作用力,叫范德华力范围范围分子内原子间或分子内原子间或某些晶体内某些晶体内分子间分子间(
11、近距离近距离)强弱强弱较强较强比化学键弱得多比化学键弱得多对性质对性质的影响的影响主要影响物质的主要影响物质的化学性质化学性质主要影响物质的物理主要影响物质的物理性质性质 氢键的特征。氢键的特征。提示提示氢键的饱和性和方向性。氢键的饱和性和方向性。在在“XHY所表示的氢键中,一个所表示的氢键中,一个H原子只能与一个原子只能与一个Y原子原子(O、N、F)结合,这就是氢键的饱和性。结合,这就是氢键的饱和性。Y原子以负原子以负电荷分布得最多的部分电荷分布得最多的部分(一般是孤对电子一般是孤对电子)接近接近H原子,并原子,并在可能范围内孤对电子轨道的对称轴尽量跟氢键方向一在可能范围内孤对电子轨道的对称
12、轴尽量跟氢键方向一致,这样成键能力最强,这就是氢键的方向性。例如水分致,这样成键能力最强,这就是氢键的方向性。例如水分子间的氢键,如下图所示,一个水分子的子间的氢键,如下图所示,一个水分子的OH键与另一键与另一个水分子中氧原子的孤对电子所在轨道的轴在一条直线个水分子中氧原子的孤对电子所在轨道的轴在一条直线上,每个水分子最多可与四个水分子形成四个氢键。上,每个水分子最多可与四个水分子形成四个氢键。【慎思慎思2】水分子间的氢键示意图水分子间的氢键示意图 分子间作用力分子间作用力(即范德华力即范德华力)对物质性质有哪些影响?对物质性质有哪些影响?提示提示分子间作用力比化学键弱得多,它主要影响物质分子
13、间作用力比化学键弱得多,它主要影响物质的熔点、沸点、溶解性等物理性质,而化学键主要影响物的熔点、沸点、溶解性等物理性质,而化学键主要影响物质的化学性质。质的化学性质。分子间作用力只存在于由分子构成的物质中,离子化合分子间作用力只存在于由分子构成的物质中,离子化合物、原子晶体、金属晶体中不存在范德华力。物、原子晶体、金属晶体中不存在范德华力。分子间作用力作用范围很小,即分子充分接近时才有相分子间作用力作用范围很小,即分子充分接近时才有相互间的作用力。互间的作用力。范德华力是分子之间普遍存在的作用力,分子间作用力范德华力是分子之间普遍存在的作用力,分子间作用力与化学键相比,是一种存在于分子之间的、
14、较弱的相互作与化学键相比,是一种存在于分子之间的、较弱的相互作用。用。分子间作用力的大小一般比化学键的键能小分子间作用力的大小一般比化学键的键能小12个数量个数量级,主要影响物质的物理性质。级,主要影响物质的物理性质。【慎思慎思3】分子与分子之间存在着一种把分子聚集在一起的作用力叫分子与分子之间存在着一种把分子聚集在一起的作用力叫分子间作用力,又叫范德华力。分子间作用力,又叫范德华力。范德华力的作用能通常比化学键能小得多,化学键的键能范德华力的作用能通常比化学键能小得多,化学键的键能一般为一般为100600 kJmol1,而范德华力的作用能一般只,而范德华力的作用能一般只有有220 kJmol
15、1。分子间作用力与化学键相比,是一种存在于分子之间的,分子间作用力与化学键相比,是一种存在于分子之间的,较弱的相互作用。较弱的相互作用。分子间作用力的大小一般比化学键能小分子间作用力的大小一般比化学键能小12个数量级,主个数量级,主要影响物质的物理性质。要影响物质的物理性质。要点一要点一|范德华力与物质性质范德华力与物质性质1范德华力范德华力影响范德华力的因素影响范德华力的因素:分子大小、分子空间构型及分子中:分子大小、分子空间构型及分子中电荷分布是否均匀等。电荷分布是否均匀等。对组成和结构相似的物质,其范德华力一般随着相对分子对组成和结构相似的物质,其范德华力一般随着相对分子质量的增大而增大
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